Aujourd’hui, je veux partager des choses sur l’azote ammoniacal et l’azote total. Dans des circonstances normales, l'azote ammoniacal représente généralement environ 40 % - 60 % de l'azote total dans les eaux usées domestiques urbaines. Pour certaines eaux usées industrielles, telles que les eaux usées de transformation des aliments, les eaux usées pharmaceutiques, etc., la proportion d'azote ammoniacal par rapport à l'azote total peut varier, certaines peuvent atteindre 70 % - 80 %, et d'autres peuvent être relativement faibles.
L'azote ammoniacal (NH₄⁺-N) fait référence à l'azote sous forme d'ammoniac libre (NH₃) et d'ions ammonium (NH₄⁺) dans l'eau. Et l'azote total (TN) comprend l'azote ammoniacal, l'azote organique, l'azote nitrate (NO₃⁻-N) et l'azote nitrite (NO₂⁻-N).
Une faible teneur en azote ammoniacal dans l'effluent mais une teneur élevée en azote total peuvent être causées par les raisons suivantes :
1. Accumulation d’azote nitrique
Au cours du processus de nitrification, l'azote ammoniacal est converti en azote nitrate (y compris l'azote nitrate et l'azote nitrite) par des bactéries nitrifiantes dans des conditions aérobies. Dans des circonstances normales, l'azote nitrate généré sera réduit en azote gazeux et évacué du système par des bactéries dénitrifiantes dans des conditions anoxiques lors du processus de dénitrification ultérieur, réalisant ainsi l'élimination de l'azote total. Cependant, s'il y a un problème dans le processus de dénitrification, tel que l'inhibition de l'activité des bactéries dénitrifiantes, un environnement anoxique insuffisant, un approvisionnement insuffisant en source de carbone, etc., l'azote nitrate ne peut pas être réduit en douceur en azote gazeux. Cela conduit à l'accumulation continue d'azote nitrique dans l'eau, de sorte que bien que l'azote ammoniacal à l'extrémité initiale puisse être efficacement converti en azote nitrate, qui se manifeste par une faible teneur en azote ammoniacal dans l'effluent, l'azote nitrate accumulé ne peut pas être éliminé, et la teneur totale en azote est encore élevée.
2. L’azote organique n’est pas éliminé efficacement
Au cours du processus de traitement des eaux usées, l'azote organique doit subir une série de réactions biochimiques pour être converti en azote ammoniacal, puis éliminé par nitrification et dénitrification. Si la communauté microbienne responsable de la décomposition de l'azote organique n'est pas suffisamment riche ou suffisamment active pendant le processus de traitement, ou si les conditions de traitement (telles que la température, le pH, l'oxygène dissous, etc.) ne sont pas propices à la décomposition et à la transformation de l'azote organique. , cela peut conduire à l’incapacité de convertir complètement l’azote organique en azote ammoniacal.
Par exemple, une température trop basse peut ralentir le métabolisme des micro-organismes, rendant incomplète la réaction de décomposition de l’azote organique ; une valeur de pH inappropriée peut affecter l'activité des enzymes, inhibant ainsi la décomposition de l'azote organique par les micro-organismes.
De cette manière, bien que l'azote ammoniacal soit bien éliminé par nitrification et dénitrification, ce qui se manifeste par une faible teneur en azote ammoniacal dans l'effluent, l'azote organique d'origine présent dans les eaux usées n'est pas complètement converti et éliminé, ce qui entraîne une teneur totale en azote élevée.
3. Le taux de refusion interne est trop faible
La refusion interne fait référence au retour du liquide mélangé riche en azote nitrate à l'extrémité du bassin aérobie vers l'extrémité avant du bassin anoxique pour fournir de l'azote nitrate pour la réaction de dénitrification. Le taux de refusion interne fait référence au rapport entre la quantité de liquide mélangé renvoyée et le débit d'entrée.
Si le taux de refusion interne est trop faible, cela signifie que l'azote nitrique renvoyé dans le bassin anoxique est insuffisant. Dans un environnement anoxique, les bactéries dénitrifiantes utilisent des sources de carbone pour réduire l’azote nitrate en azote gazeux. Le manque d’azote nitrique limitera la réaction de dénitrification.
Par exemple, en fonctionnement normal, le taux de refusion interne doit atteindre 200 % pour répondre à la demande d'azote nitrate pour la dénitrification, mais le taux de refusion interne réel n'est que de 100 %, voire inférieur. Cela empêche la dénitrification de jouer pleinement son rôle et une grande quantité d'azote nitrate ne peut pas être convertie en azote gazeux pour le rejet, ce qui entraîne une faible teneur en azote ammoniacal dans l'effluent, mais l'azote total est toujours élevé. Lorsque le taux de refusion interne est contrôlé entre 200-400 %, l'efficacité de la dénitrification est la meilleure.
4. Source de carbone insuffisante
Au cours du processus de dénitrification, les bactéries dénitrifiantes ont besoin de sources de carbone comme donneurs d’énergie et d’électrons pour réduire l’azote nitrique en azote gazeux. Si la source de carbone disponible dans les eaux usées est insuffisante, le métabolisme et la réaction des bactéries dénitrifiantes seront limités. Au cours du processus de dénitrification, l'azote nitrate et l'azote nitrite sont convertis en azote gazeux (N₂) et s'échappent. Si ce processus n’est pas suffisant, l’azote nitrate présent dans l’azote total ne sera pas efficacement éliminé. Selon les données d'exploitation de la station d'épuration, lorsque l'efficacité de la dénitrification est inférieure à 80 %, l'effet d'élimination de l'azote total sera considérablement réduit.
Les sources de carbone courantes qui peuvent être utilisées par les bactéries dénitrifiantes comprennent les matières organiques, telles que le méthanol, l'acétate de sodium, le glucose, etc. Si la quantité de source de carbone organique contenue dans l'influent lui-même est insuffisante ou si elle est consommée pendant le processus de traitement, et aucune source de carbone supplémentaire n'est ajoutée à temps, la réaction de dénitrification ne peut pas être entièrement réalisée.
Par exemple, le rapport carbone-azote (C/N) de certaines eaux usées industrielles est faible et la source de carbone qu’elles contiennent n’est pas suffisante pour soutenir une dénitrification efficace. Ou pendant le processus de traitement, en raison d'une conception déraisonnable du processus, la source de carbone est surconsommée en amont et la source de carbone est rare lorsqu'elle atteint l'étape de dénitrification.
Dans ce cas, même si le processus de nitrification parvient à convertir l'azote ammoniacal en azote nitrate, en raison du manque de source de carbone suffisante pour la dénitrification, l'azote nitrate ne peut pas être entièrement éliminé, ce qui entraîne un faible azote ammoniacal dans les effluents mais un azote total élevé.
5. Mauvais contrôle de l’oxygène dissous
L'oxygène dissous joue un rôle clé dans le processus de nitrification et de dénitrification du traitement des eaux usées. Les réactions de nitrification doivent être effectuées dans des conditions aérobies et une concentration plus élevée d’oxygène dissous est nécessaire pour aider les bactéries nitrifiantes à convertir l’azote ammoniacal en azote nitrate.
Cependant, les réactions de dénitrification doivent être réalisées dans des environnements anoxiques. Si la concentration en oxygène dissous est trop élevée, cela inhibera l’activité des bactéries dénitrifiantes et interférera avec le processus de dénitrification.
Par exemple, dans la zone de dénitrification, si l'oxygène dissous est trop élevé en raison d'une aération inégale, d'une agitation insuffisante ou d'une conception de processus déraisonnable, le métabolisme normal des bactéries dénitrifiantes et l'activité des enzymes dénitrifiantes seront inhibées. Cela rendra la réaction de dénitrification incapable de se dérouler efficacement. Même si le processus de nitrification initial convertit avec succès l'azote ammoniacal en azote nitrate, l'azote nitrate ne sera pas entièrement converti en azote gazeux et rejeté en raison de l'obstruction de la dénitrification, ce qui entraînera une faible teneur en azote ammoniacal dans l'effluent mais un azote total élevé.
En ajustant les paramètres du processus, tels que le contrôle de l'oxygène dissous (OD) en dessous de 0,5 mg/L, pour créer un environnement plus propice à la croissance des bactéries dénitrifiantes. Dans le même temps, en augmentant le temps de séjour dans la zone anoxique, on peut garantir que l'azote nitrate a suffisamment de temps pour être converti en azote gazeux.
6. Âge inapproprié des boues
L'âge des boues fait référence au temps de séjour moyen des boues activées dans l'ensemble du système. Différents micro-organismes ont des taux de croissance et de reproduction différents, et les exigences relatives à l'âge des boues sont également différentes.
Les bactéries nitrifiantes se développent lentement et nécessitent un vieillissement des boues plus long pour garantir leur nombre et leur activité dans le système. Si l'âge des boues est trop court, les bactéries nitrifiantes seront évacuées du système avant d'être entièrement reproduites et la réaction de nitrification ne pourra pas être entièrement réalisée, ce qui entraînera une diminution de l'efficacité de conversion de l'azote ammoniacal en azote nitrate.
D'autre part, si l'âge des boues est trop long, cela peut provoquer un vieillissement des boues et un déséquilibre de la structure de la communauté microbienne, dans lequel l'activité et la quantité de bactéries dénitrifiantes peuvent être affectées, entraînant une dénitrification insuffisante et une conversion inefficace de l'azote nitrique en azote. gaz, ce qui entraîne un mauvais effet d’élimination totale de l’azote.
Par exemple, en fonctionnement réel, si l'âge des boues est fixé trop court en vue d'une efficacité excessive d'élimination des boues, une nitrification incomplète peut se produire et une quantité insuffisante d'azote ammoniacal converti en azote nitrate peut se produire ; et si l'âge des boues est excessivement prolongé afin de réduire les coûts de traitement des boues, cela peut provoquer un vieillissement des boues et un mauvais effet de dénitrification.
7. Défauts de conception des processus
Certaines stations d'épuration peuvent manquer de liens de dénitrification efficaces dans le flux du processus en raison d'une estimation insuffisante des exigences d'élimination totale de l'azote lors de la conception, par exemple :
1. Volume insuffisant de la zone anoxique : La zone anoxique est la principale zone où se produit la dénitrification. Si son volume est trop petit, il ne peut pas fournir suffisamment d'espace et de temps de réaction pour les bactéries dénitrifiantes, ce qui entraîne une dénitrification insuffisante et un mauvais effet d'élimination totale de l'azote.
2. Agitation inégale dans la zone anoxique : une agitation inégale entraînera un mélange inadéquat des eaux usées dans la zone anoxique, et certaines zones pourraient ne pas être en mesure d'obtenir suffisamment de sources de carbone et d'azote nitrique, affectant l'effet de dénitrification.
Pour le problème d'élimination totale de l'azote causé par des défauts de conception, il est possible d'envisager d'ajouter ou de modifier la zone anoxique et d'ajouter un prétraitement d'hydrolyse et d'acidification pour augmenter le taux de conversion de la matière organique, fournissant ainsi davantage de sources de carbone pour soutenir le processus de dénitrification.